البكتيريا وتنوعها. بناء

ما هي البكتيريا: أنواع البكتيريا وتصنيفها

البكتيريا هي كائنات دقيقة دقيقة ظهرت منذ آلاف السنين. من المستحيل رؤية الميكروبات بالعين المجردة، لكن لا ينبغي أن ننسى وجودها. هناك عدد كبير من العصيات. ويتناول علم الأحياء الدقيقة تصنيفها ودراستها وأصنافها وخصائصها الهيكلية وعلم وظائف الأعضاء.

يتم تسمية الكائنات الحية الدقيقة بشكل مختلف اعتمادًا على نوع عملها ووظيفتها. تحت المجهر، يمكنك ملاحظة كيفية تفاعل هذه المخلوقات الصغيرة مع بعضها البعض. كانت الكائنات الحية الدقيقة الأولى بدائية للغاية في الشكل، ولكن لا ينبغي بأي حال من الأحوال التقليل من أهميتها. منذ البداية، تطورت العصيات، وأنشأت مستعمرات، وحاولت البقاء على قيد الحياة في الظروف المناخية المتغيرة. الضمات المختلفة قادرة على تبادل الأحماض الأمينية من أجل النمو والتطور بشكل طبيعي.

من الصعب اليوم تحديد عدد أنواع هذه الكائنات الحية الدقيقة الموجودة على الأرض (هذا العدد يتجاوز المليون)، ولكن أشهرها وأسمائها مألوفة لدى كل شخص تقريبًا. لا يهم نوع الميكروبات الموجودة أو ما يطلق عليها، فهي تتمتع جميعها بميزة واحدة - فهي تعيش في مستعمرات، مما يسهل عليها التكيف والبقاء على قيد الحياة.

أولا، دعونا معرفة ما هي الكائنات الحية الدقيقة الموجودة. أبسط تصنيف هو الجيد والسيئ. بمعنى آخر، ما هو ضار بجسم الإنسان يسبب أمراضاً كثيرة، وما هو مفيد. بعد ذلك، سنتحدث بالتفصيل عن ماهية البكتيريا المفيدة الرئيسية وسنقدم وصفًا لها.

يمكنك أيضًا تصنيف الكائنات الحية الدقيقة حسب شكلها وخصائصها. ربما يتذكر الكثيرون أنه في الكتب المدرسية كان هناك جدول خاص يصور الكائنات الحية الدقيقة المختلفة، وبجانبهم كان المعنى ودورهم في الطبيعة. هناك عدة أنواع من البكتيريا:

• المكورات - كرات صغيرة تشبه السلسلة، حيث أنها تقع واحدة تلو الأخرى؛
• على شكل قضيب
• الحلزونية، اللولبيات (لها شكل ملتوي)؛
• الاهتزازات.

بكتيريا بأشكال مختلفة

سبق أن ذكرنا أن أحد التصنيفات يقسم الميكروبات إلى أنواع حسب أشكالها.

تمتلك البكتيريا العصوية أيضًا بعض الخصائص. على سبيل المثال، هناك أنواع على شكل قضبان ذات أعمدة مدببة أو أطراف سميكة أو مدورة أو مستقيمة. كقاعدة عامة، تكون الميكروبات على شكل قضيب مختلفة تمامًا وهي دائمًا في حالة من الفوضى، ولا تصطف في سلسلة (باستثناء العصيات العقدية)، ولا ترتبط ببعضها البعض (باستثناء العصيات الثنائية).

يشمل علماء الأحياء المجهرية المكورات العقدية، والمكورات العنقودية، والمكورات الثنائية، والمكورات البنية بين الكائنات الحية الدقيقة الكروية. يمكن أن تكون هذه أزواج أو سلاسل طويلة من الكرات.

العصيات المنحنية هي الحلزونية، اللولبيات. فهي نشطة دائمًا، ولكنها لا تنتج الجراثيم. سبيريلا آمنة للناس والحيوانات. يمكنك تمييز الحلزونية عن اللولبيات إذا انتبهت إلى عدد الزهرات؛ فهي أقل تعقيدًا ولديها سوط خاص على أطرافها.

أنواع البكتيريا المسببة للأمراض

على سبيل المثال، مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة تسمى المكورات، وبشكل أكثر تحديدا المكورات العقدية والمكورات العنقودية، تصبح سببا للأمراض القيحية الحقيقية (الدمامل، التهاب اللوزتين العقديات).

تعيش اللاهوائيات وتتطور بشكل جيد بدون الأكسجين؛ وبالنسبة لبعض أنواع هذه الكائنات الحية الدقيقة، يصبح الأكسجين قاتلاً. تتطلب الميكروبات الهوائية الأكسجين لتزدهر.

العتائق هي كائنات أحادية الخلية عديمة اللون عمليا.

من الضروري الحذر من البكتيريا المسببة للأمراض، لأنها تسبب العدوى، وتعتبر الكائنات الحية الدقيقة سلبية الغرام مقاومة للأجسام المضادة. هناك الكثير من المعلومات حول التربة، والكائنات الحية الدقيقة المتعفنة، والتي يمكن أن تكون ضارة أو مفيدة.

بشكل عام، السبيريلا ليست خطرة، لكن بعض الأنواع يمكن أن تسبب السودوكو.

أنواع البكتيريا النافعة

حتى تلاميذ المدارس يعرفون أن العصيات يمكن أن تكون مفيدة وضارة. يعرف الناس بعض الأسماء عن طريق الأذن (المكورات العنقودية، العقدية، عصية الطاعون). هذه مخلوقات ضارة لا تتداخل مع البيئة الخارجية فحسب، بل مع البشر أيضًا. هناك عصيات مجهرية تسبب التسمم الغذائي.

أنت بالتأكيد بحاجة إلى معرفة معلومات مفيدة عن حمض اللاكتيك والغذاء والكائنات الحية الدقيقة التي تحتوي على البروبيوتيك. على سبيل المثال، البروبيوتيك، وبعبارة أخرى الكائنات الحية الجيدة، غالبا ما تستخدم للأغراض الطبية. قد تسأل: لماذا؟ فهي لا تسمح للبكتيريا الضارة بالتكاثر داخل الشخص، وتقوي وظائف الحماية للأمعاء، ويكون لها تأثير جيد على جهاز المناعة البشري.

تعتبر Bifidobacteria أيضًا مفيدة جدًا للأمعاء. ضمات حمض اللاكتيك تشمل حوالي 25 نوعا. وهي موجودة بكميات كبيرة في جسم الإنسان، ولكنها ليست خطرة. على العكس من ذلك، فهي تحمي الجهاز الهضمي من الميكروبات المتعفنة وغيرها.

عند الحديث عن الأشياء الجيدة، من المستحيل عدم ذكر الأنواع الضخمة من العقديات. وهي معروفة لدى أولئك الذين تناولوا الكلورامفينيكول والإريثروميسين وأدوية مماثلة.

هناك الكائنات الحية الدقيقة مثل الآزوتوباكتر. إنهم يعيشون في التربة لسنوات عديدة، ويكون لهم تأثير مفيد على التربة، وتحفيز نمو النباتات، وتطهير التربة من المعادن الثقيلة. لا غنى عنها في الطب والزراعة والطب وصناعة المواد الغذائية.

أنواع التباين البكتيري

بطبيعتها، الميكروبات متقلبة للغاية، وتموت بسرعة، ويمكن أن تكون عفوية أو مستحثة. لن نخوض في التفاصيل حول تنوع البكتيريا، لأن هذه المعلومات أكثر إثارة للاهتمام لأولئك المهتمين بعلم الأحياء الدقيقة وجميع فروعه.

أنواع البكتيريا لخزانات الصرف الصحي

يدرك سكان المنازل الخاصة الحاجة الملحة لتنقية مياه الصرف الصحي، وكذلك البالوعات. اليوم، يمكنك تنظيف المصارف بسرعة وكفاءة باستخدام بكتيريا خاصة لخزانات الصرف الصحي. يعد هذا مصدر ارتياح كبير للإنسان، لأن تنظيف المجاري ليس مهمة ممتعة.

لقد أوضحنا بالفعل أين يتم استخدام المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي، والآن دعونا نتحدث عن النظام نفسه. تزرع البكتيريا الخاصة بخزانات الصرف الصحي في المختبرات؛ فهي تقتل الرائحة الكريهة لمياه الصرف الصحي، وتطهر آبار الصرف الصحي، والبالوعات، وتقلل من حجم مياه الصرف الصحي. هناك ثلاثة أنواع من البكتيريا المستخدمة في خزانات الصرف الصحي:

• الهوائية.
• اللاهوائية.
• الحية (المنشطات الحيوية).

في كثير من الأحيان يستخدم الناس طرق التنظيف المدمجة. اتبع التعليمات الموجودة على المنتج بدقة، مما يضمن أن مستوى الماء مناسب للبقاء الطبيعي للبكتيريا. تذكر أيضًا استخدام المصرف مرة واحدة على الأقل كل أسبوعين لإعطاء البكتيريا شيئًا لتأكله، وإلا فإنها ستموت. ولا تنس أن الكلور الناتج عن مساحيق وسوائل التنظيف يقتل البكتيريا.

البكتيريا الأكثر شعبية هي دكتور روبيك، سبتيفوس، علاج النفايات.

أنواع البكتيريا في البول

من الناحية النظرية، لا ينبغي أن يكون هناك بكتيريا في البول، ولكن بعد الإجراءات والمواقف المختلفة، تستقر الكائنات الحية الدقيقة الصغيرة أينما تريد: في المهبل، في الأنف، في الماء، وما إلى ذلك. إذا تم الكشف عن البكتيريا أثناء الاختبارات، فهذا يعني أن الشخص يعاني من أمراض الكلى أو المثانة أو الحالب. هناك عدة طرق تدخل بها الكائنات الحية الدقيقة إلى البول. قبل العلاج، من المهم جدًا فحص وتحديد نوع البكتيريا وطريق الدخول بدقة. يمكن تحديد ذلك من خلال الثقافة البيولوجية للبول، عندما يتم وضع البكتيريا في بيئة مناسبة. بعد ذلك، يتم فحص تفاعل البكتيريا مع المضادات الحيوية المختلفة.

نتمنى لك أن تظل بصحة جيدة دائمًا. اعتني بنفسك، اغسل يديك بانتظام، واحمي جسمك من البكتيريا الضارة!

حقائق لا تصدق

ينزعج الكثير منا من الطعام الذي يعرضه أصدقاؤنا على شبكات التواصل الاجتماعي، في حين أن وجود الهاتف بالقرب من الطبق هو القاعدة منذ فترة طويلة. لكن هذه ليست مجرد سلوكيات سيئة، بل يمكن أن تكون خطرة على صحتك.

أظهرت دراستان أجريتا في عام 2009 أن الهواتف المحمولة كانت منذ فترة طويلة موطنًا لعدد من الأشخاص الميكروبات , مما يتسبب في تطور الأنفلونزا والتهاب الملتحمة، ويؤدي إلى نمو العدوى القاتلة لحياة الإنسان.

لذا، في المرة القادمة التي تفكر فيها في استخدام هاتفك لتوثيق رحلتك الغذائية التالية، قم بإلقاء نظرة على قائمة بعض البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة التي ينتهي بها الأمر على طاولة هاتفك الذكي.

البكتيريا على الهاتف

10. القولونيات

في المرة القادمة التي تشعر فيها فجأة بالتوعك أثناء تناول الطعام، ضع في اعتبارك أن هاتفك المحمول قد يكون السبب. وخلص علماء الأحياء الدقيقة في جامعة أريزونا إلى ذلك الهواتف الذكية تحمل بكتيريا أكثر من المراحيض.

يقول الخبراء إنه لا يوجد شيء مفاجئ في هذا الأمر: ففخذ الإنسان يحتوي على بكتيريا أقل بكثير من الفم واليدين حتى أكثر عمال النظافة حماسة يغسلون ملابسهم الداخلية أكثر من مسح هواتفهم الذكية.

ومع ذلك، فمن الصعب قبول حقيقة أن هذه تعيش البكتيريا بأعداد كبيرة في فضلات الإنسان والحيوان،وتستقر أيضًا في التربة وعلى النباتات.

المكان المفضل الآخر لهم هو هواتفهم المحمولة. على الرغم من أن وجود كمية صغيرة من هذه البكتيريا على هاتفك لا يدعو للقلق، إلا أن وجودها يعد مؤشرًا على وجود مسببات أمراض أخرى تعيش على هاتفك.

الإشريكية القولونية على الهاتف

9. الإشريكية القولونية

ربما لا تريد أن يعيش هذا الجمال على هاتفك. والحقيقة هي أنه ليست كل سلالات هذه البكتيريا ضارة بالفعل. بل إن بعضها مفيد للجهاز الهضمي.

هناك نوع من البكتيريا القولونية البرازية، سلالات الإشريكية القولونية، موجودة بشكل دائم في الأمعاء البشرية وجودها على سطح الجوال يدل على وجود آفات أخرى.

في حالات نادرة، قد يعيش عضو سيء جدًا في هذه المجموعة على هاتفك: E.coli O157:H7. هذا العامل الممرض يمكن أن يسبب تشنجات شديدة والإسهال والقيء. في بعض الأحيان يمكن أن تكون العواقب قاتلة.

خطر المكورات العنقودية الذهبية

8. المكورات العنقودية الذهبية

وهذا نوع آخر من البكتيريا يعتمد ضرره على السلالة. بعض الأنواع يمكن أن تؤدي إلى تطور أمراض جلدية خطيرة. وتسمى عادة عدوى المكورات العنقودية.

على سبيل المثال، تعد المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين نوعًا سيئًا جدًا من مسببات الأمراض التي تجعل بشرتك تغلي حرفيًا. وينتقل عن طريق ملامسة الجلد. وهذا أمر شائع عادة في المستشفيات وأماكن الرعاية الصحية الأخرى، ولكن يتم تسريع العملية بشكل كبير باستخدام الهواتف المحمولة القذرة.

وفي دراسة أجريت عام 2009، وجد علماء الأحياء الدقيقة الأتراك أن أكثر من نصف (52 بالمائة) من 200 رقم هاتف للعاملين في وزارة الصحة الذين قاموا بفحصها كانت ملوثة بالمكورات العنقودية الذهبية. علاوة على ذلك، فإن 39% من الهواتف المصابة كانت عرضة للإصابة بالمكورات العنقودية المقاومة للميثيسيلين.

7. العقدية

شهد المقدم الأمريكي أندرسون كوبر الكثير خلال فترة ظهوره على الشاشة. طاردت مذيعة الأخبار ذات الشعر الفضي تمساحًا قاتلًا عبر كهوف تحت الماء، وتفادت قنبلة في الشرق الأوسط، وطاردت إعصارًا في نيو أورليانز.

لكن رئيس شبكة سي إن إن أصيب بالصدمة عندما علم أن هاتفه المفضل بلاك بيري مصاب بالعقدية البرازية.

تأتي هذه البكتيريا عادة في شكلين (المجموعة أ والمجموعة ب). النوع الأول من البكتيريا هو الذي يواجهه الكثير منا، وخاصة الأطفال، عندما نعاني من التهاب في الحلق.

ولكن هذا النوع يمكن أن يؤدي إلى تطور أمراض أكثر خطورة، مثل الحمى القرمزية، ومتلازمة الصدمة السمية، والتهاب اللفافة الناخر. ترتبط المكورات العقدية من المجموعة ب عادةً بالالتهاب الرئوي ومشاكل المسالك البولية ومشاكل الدم والتهابات الجلد.

6. المكورات العنقودية المخثرة

هذه المكورات العنقودية التي يصعب نطقها مقاومة للمضادات الحيوية وتعيش عادة على جلد الإنسان أو في القناة المهبلية. على الرغم من أنها أقل ضررًا بشكل عام من المكورات العنقودية الذهبية، إلا أن البكتيريا هي السبب تطور الالتهابات في مجرى الدم.ويمكن أن يحدث هذا أيضًا نتيجة ملامسة أسطح المستشفى أو أي مستلزمات طبية.

وتبين أن هذه البكتيريا مسؤولة عن حوالي 30 بالمائة من حالات عدوى الدم لدى الأشخاص الذين يعالجون في المستشفيات.

تتجول البكتيريا أيضًا على الهواتف الذكية والأجهزة الأخرى.في عام 2011، قام فريق من الباحثين الجامعيين في غانا بأخذ عينات من أسطح 100 هاتف محمول يملكها طلاب جامعيون تم اختيارهم عشوائيًا. ونتيجة لذلك، أصيب 15% من الهواتف بهذه البكتيريا.

5. العفن

العفن ليس مجرد شيء ينمو على منتج ظل في الثلاجة لمدة شهر ولم تتخلص منه بعد. كان العفن موجودًا و على 10 بالمائة من الهواتف المحمولةموظفين في وزارة الصحة التركية.

وبطبيعة الحال، لا يبدو هذا "جذابا" كما هو الحال على جدران الحمام، ولكنه يمكن أن يؤدي أيضا إلى تطور المشاكل الصحية. يؤثر العفن على الجهاز التنفسي، مما يؤدي إلى ضيق التنفس واحتقان الأنف والحمى.

4. الخميرة

الخميرة، مثل العديد من الآخرين في هذه القائمة، تؤدي وظيفة مهمة ويمكن أن تكون مفيدة وضارة. وبطبيعة الحال، فإن عالم الخميرة هو مكان أكثر سعادة؛ فهي تستخدم لصنع البيتزا والبيرة.ولكن من غير المرجح أن ترغب في أن يصبح هاتفك المحمول موطنًا لهذه الكائنات الحية.

وفي الدراسة التركية المذكورة أعلاه، تم العثور على الخميرة على أسطح 1.5 بالمئة من الهواتف التي تم اختبارها. الخميرة هي فطريات يمكن أن تعيش في أي مكان تقريبًا في جسمك.

العديد من البكتيريا هي مسببات الأمراض التي تسبب أمراضًا قاتلة لأصحابها. يموت الملايين من الناس كل عام بسبب هذه الكائنات الحية الصغيرة. من الصعب تحديد البكتيريا القاتلة، لأن الكثير منها يبدو غير ضار تمامًا إذا تم علاجه في الوقت المناسب. ومع ذلك، إليك بعض البكتيريا القاتلة الموجودة في عالمنا.

السالمونيلا

أحد الأشكال القاتلة للسالمونيلا هو حمى التيفوئيد. يموت ما يصل إلى 261 ألف شخص بسبب هذه البكتيريا سنويًا (في المناطق الموبوءة). وتنتقل هذه العصية عن طريق تلوث البراز والبول. قد يكون بعض الأشخاص حاملين للسالمونيلا بدون أعراض.

كُزاز

والخبر السار هو أنه تم تطوير لقاح ضد الكزاز. في المدن الحديثة، يكون احتمال الإصابة بمرض الكزاز صغيرًا جدًا، ولكن كل عام يموت 58 ألف طفل وبالغ حول العالم يصابون بمرض الكزاز ولا يطلبون العلاج في الوقت المناسب.

المكورات العنقودية الذهبية

المكورات العنقودية هي واحدة من أكبر مجموعات البكتيريا التي تضم 40 نوعًا فرعيًا. مع وجود عدد صغير من هذه البكتيريا، يمكن لجهاز المناعة الطبيعي التعامل معها. ومع ذلك، ظهرت مؤخرًا سلالات كثيرة مقاومة للمضادات الحيوية.

مرض الزهري

وقد تم إدراج مرض الزهري في هذه القائمة لأنه يعتبر من أكثر الأمراض المنهكة وصعبة التشخيص. ومع ذلك، يمكن علاج مرض الزهري بسهولة في المرحلتين الأولى والثانية. في المرحلة الثالثة، يكون العلاج مشكلة كبيرة، حيث تخترق البكتيريا الدماغ.

المكورات الرئوية

هذه البكتيريا مسؤولة عن العديد من حالات الالتهاب الرئوي في جميع أنحاء العالم وهي أيضًا السبب الرئيسي لالتهاب السحايا الجرثومي.

مرض الدرن

لقد ابتلي مرض السل بالعالم لعدة قرون. وفي عام 2007، كان هناك 13.7 مليون شخص مصاب بأمراض مزمنة، و9.3 مليون مريض جديد، و1.8 مليون شخص على وشك الموت. يعيش الأشخاص المصابون في المقام الأول في البلدان النامية. لقد ثبت أن المرض يظل كامنًا لدى الشخص لفترة طويلة قبل أن يصبح أكثر نشاطًا.

الإشريكية القولونية

يمكن أن تسبب السلالات الخبيثة من الإشريكية القولونية التهاب المعدة والأمعاء والتهابات المسالك البولية والتهاب السحايا. في حالات أكثر ندرة، تكون السلالات الخبيثة مسؤولة أيضًا عن متلازمة انحلال الدم اليوريمي (HUS)، والتهاب الصفاق، والتهاب الضرع، والإنتان، والالتهاب الرئوي سلبي الجرام. يمكن علاج الإشريكية القولونية بشكل جيد بالمضادات الحيوية، ولكنها سرعان ما تصبح مقاومة لمثل هذا العلاج.

البكتيريا هي أقدم كائن حي على وجه الأرض، وهي أيضًا أبسط الكائنات الحية في بنيتها. وتتكون من خلية واحدة فقط، ولا يمكن رؤيتها ودراستها إلا تحت المجهر. السمة المميزة للبكتيريا هي عدم وجود نواة، ولهذا السبب تصنف البكتيريا على أنها بدائيات النوى.

تشكل بعض الأنواع مجموعات صغيرة من الخلايا، وقد تكون هذه المجموعات محاطة بمحفظة (حافظة). يعتمد حجم البكتيريا وشكلها ولونها بشكل كبير على البيئة.

تصنف البكتيريا حسب شكلها إلى: على شكل قضيب (عصية)، وكروية (مكورات)، وملتفة (حلزونية). هناك أيضًا أشكال معدلة - مكعبة ، على شكل C ، على شكل نجمة. تتراوح أحجامها من 1 إلى 10 ميكرون. يمكن لأنواع معينة من البكتيريا أن تتحرك بنشاط باستخدام السوط. ويكون حجم الأخير في بعض الأحيان ضعف حجم البكتيريا نفسها.

أنواع أشكال البكتيريا

للتحرك، تستخدم البكتيريا الأسواط، التي يختلف عددها - واحدة أو زوج أو حزمة من الأسواط. يمكن أيضًا أن يكون موقع السوط مختلفًا - على جانب واحد من الخلية أو على الجانبين أو موزعًا بالتساوي في جميع أنحاء المستوى بأكمله. كما تعتبر إحدى طرق الحركة هي الانزلاق بفضل المخاط الذي يغطي بدائيات النوى. تحتوي معظمها على فجوات داخل السيتوبلازم. إن ضبط السعة الغازية للفجوات يساعدها على التحرك لأعلى أو لأسفل في السائل، وكذلك التحرك عبر القنوات الهوائية للتربة.

اكتشف العلماء أكثر من 10 آلاف نوع من البكتيريا، لكن بحسب الباحثين العلميين، هناك أكثر من مليون نوع في العالم. الخصائص العامة للبكتيريا تجعل من الممكن تحديد دورها في المحيط الحيوي، وكذلك دراسة بنية وأنواع وتصنيف المملكة البكتيرية.

بيئات

ساعدت بساطة البنية وسرعة التكيف مع الظروف البيئية البكتيريا على الانتشار في نطاق واسع من كوكبنا. إنها موجودة في كل مكان: الماء والتربة والهواء والكائنات الحية - كل هذا هو الموطن الأكثر قبولًا لبدائيات النوى.

تم العثور على البكتيريا في القطب الجنوبي وفي السخانات. توجد في قاع المحيط، وكذلك في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض. تعيش البكتيريا في كل مكان، لكن عددها يعتمد على الظروف المواتية. على سبيل المثال، يعيش عدد كبير من الأنواع البكتيرية في المسطحات المائية المفتوحة، وكذلك في التربة.

السمات الهيكلية

تتميز الخلية البكتيرية ليس فقط بحقيقة أنها لا تحتوي على نواة، ولكن أيضًا بغياب الميتوكوندريا والبلاستيدات. يقع الحمض النووي لهذا بدائي النوى في منطقة نووية خاصة وله مظهر نووي مغلق في حلقة. في البكتيريا، يتكون هيكل الخلية من جدار الخلية، وكبسولة، وغشاء يشبه الكبسولة، وسياط، وأشعار، وغشاء السيتوبلازم. يتكون الهيكل الداخلي من السيتوبلازم والحبيبات والميسوسومات والريبوسومات والبلازميدات والشوائب والنواة.

يؤدي جدار الخلية للبكتيريا وظيفة الدفاع والدعم. يمكن للمواد أن تتدفق بحرية من خلاله بسبب النفاذية. تحتوي هذه القشرة على البكتين والهيميسيلولوز. تفرز بعض البكتيريا مخاطًا خاصًا يمكن أن يساعد في الحماية من الجفاف. يشكل المخاط كبسولة - وهو عديد السكاريد في التركيب الكيميائي. في هذا الشكل، تكون البكتيريا قادرة على تحمل درجات الحرارة العالية جدًا. كما أنه يؤدي وظائف أخرى، مثل الالتصاق بأي أسطح.

توجد على سطح الخلية البكتيرية ألياف بروتينية رقيقة تسمى الشعيرات. قد يكون هناك عدد كبير منهم. تساعد الشعيرات الخلية على تمرير المادة الوراثية وتضمن أيضًا التصاقها بالخلايا الأخرى.

يوجد تحت مستوى الجدار غشاء سيتوبلازمي ثلاثي الطبقات. فهو يضمن نقل المواد ويلعب أيضًا دورًا مهمًا في تكوين الجراثيم.

يتكون سيتوبلازم البكتيريا من الماء بنسبة 75 بالمائة. تكوين السيتوبلازم:

• فيشومس.
• الجسيم المتوسط.
• أحماض أمينية؛
• الانزيمات.
• أصباغ.
• سكر؛
• حبيبات والادراج.
• نووي

الأيض في بدائيات النوى ممكن مع وبدون مشاركة الأكسجين. يتغذى معظمها على العناصر الغذائية الجاهزة ذات الأصل العضوي. عدد قليل جدًا من الأنواع قادر على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية. هذه هي البكتيريا الزرقاء والخضراء والبكتيريا الزرقاء التي لعبت دورًا مهمًا في تكوين الغلاف الجوي وتشبعه بالأكسجين.

التكاثر

في الظروف المواتية للتكاثر، يتم ذلك عن طريق البراعم أو نباتيا. يحدث التكاثر اللاجنسي بالتسلسل التالي:

1. تصل الخلية البكتيرية إلى الحد الأقصى لحجمها وتحتوي على الإمدادات الضرورية من العناصر الغذائية.
2. تطول الخلية ويظهر حاجز في المنتصف.
3. يحدث انقسام النوكليوتيدات داخل الخلية.
4. يتباعد الحمض النووي الرئيسي والمنفصل.
5. تنقسم الخلية إلى نصفين.
6. التكوين المتبقي للخلايا الابنة.

مع طريقة التكاثر هذه، لا يوجد تبادل للمعلومات الوراثية، وبالتالي فإن جميع الخلايا البنت ستكون نسخة طبق الأصل من الأم.

تعتبر عملية التكاثر البكتيري في ظل ظروف غير مواتية أكثر إثارة للاهتمام. لقد تعلم العلماء عن قدرة البكتيريا على التكاثر الجنسي مؤخرًا نسبيًا - في عام 1946. لا تنقسم البكتيريا إلى خلايا أنثوية وخلايا إنجابية. لكن الحمض النووي الخاص بهم غير متجانس. عندما تقترب خليتان من هذه الخلايا من بعضهما البعض، فإنها تشكل قناة لنقل الحمض النووي، ويحدث تبادل للمواقع - إعادة التركيب. العملية طويلة جدًا، والنتيجة هي شخصين جديدين تمامًا.

من الصعب جدًا رؤية معظم البكتيريا تحت المجهر لأنها لا تملك لونًا خاصًا بها. قليل من الأصناف يكون لونها أرجواني أو أخضر بسبب محتواها من البكتيريا الكلوروفيل والبكتيريا. على الرغم من أننا إذا نظرنا إلى بعض مستعمرات البكتيريا، يصبح من الواضح أنها تطلق مواد ملونة في بيئتها وتكتسب لونًا زاهيًا. من أجل دراسة بدائيات النوى بمزيد من التفصيل، فهي ملطخة.

تصنيف

يمكن أن يعتمد تصنيف البكتيريا على مؤشرات مثل:

• استمارة
• وسيلة للسفر؛
• طريقة الحصول على الطاقة
• النفايات؛
• درجة الخطر.

البكتيريا المتعايشةالعيش في مجتمع مع الكائنات الحية الأخرى.

البكتيريا الرماميةتعيش على الكائنات الحية والمنتجات والنفايات العضوية الميتة بالفعل. أنها تساهم في عمليات التعفن والتخمير.

التعفن ينظف طبيعة الجثث والنفايات العضوية الأخرى. وبدون عملية الاضمحلال لن تكون هناك دورة للمواد في الطبيعة. إذن ما هو دور البكتيريا في دورة المواد؟

تعتبر البكتيريا المتعفنة عامل مساعد في عملية تحطيم مركبات البروتين، وكذلك الدهون والمركبات الأخرى التي تحتوي على النيتروجين. بعد إجراء تفاعل كيميائي معقد، يقومون بكسر الروابط بين جزيئات الكائنات العضوية والتقاط جزيئات البروتين والأحماض الأمينية. عند تحللها، تطلق الجزيئات الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين وغيرها من المواد الضارة. فهي سامة ويمكن أن تسبب التسمم للإنسان والحيوان.

تتكاثر البكتيريا المتعفنة بسرعة في الظروف الملائمة لها. نظرًا لأن هذه ليست بكتيريا مفيدة فحسب، بل هي أيضًا بكتيريا ضارة، فمن أجل منع تعفن الأطعمة قبل الأوان، تعلم الناس معالجتها: التجفيف، والتخليل، والتمليح، والتدخين. كل هذه الطرق العلاجية تقتل البكتيريا وتمنعها من التكاثر.

بكتيريا التخمير بمساعدة الإنزيمات قادرة على تحطيم الكربوهيدرات. لاحظ الناس هذه القدرة في العصور القديمة وما زالوا يستخدمون هذه البكتيريا لصنع منتجات حمض اللاكتيك والخل والمنتجات الغذائية الأخرى.

تقوم البكتيريا، التي تعمل مع الكائنات الحية الأخرى، بعمل كيميائي مهم للغاية. من المهم جدًا معرفة أنواع البكتيريا الموجودة وما هي الفوائد أو الأضرار التي تجلبها للطبيعة.

المعنى في الطبيعة وللبشر

لقد سبق الإشارة أعلاه إلى الأهمية الكبيرة لأنواع عديدة من البكتيريا (في عمليات التحلل وأنواع التخمير المختلفة)، أي. القيام بدور صحي على الأرض.

تلعب البكتيريا أيضًا دورًا كبيرًا في دورة الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت والكالسيوم وعناصر أخرى. تساهم العديد من أنواع البكتيريا في التثبيت النشط للنيتروجين الجوي وتحويله إلى شكل عضوي، مما يساعد على زيادة خصوبة التربة. ومما له أهمية خاصة تلك البكتيريا التي تحلل السليلوز، وهو المصدر الرئيسي للكربون لحياة الكائنات الحية الدقيقة في التربة.

وتشارك البكتيريا المختزلة للكبريتات في تكوين الزيت وكبريتيد الهيدروجين في الطين الطبي والتربة والبحار. وهكذا فإن طبقة الماء المشبعة بكبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود هي نتيجة النشاط الحيوي للبكتيريا المختزلة للكبريتات. ويؤدي نشاط هذه البكتيريا في التربة إلى تكوين الصودا وتملح التربة بالصودا. تعمل البكتيريا التي تقلل الكبريتات على تحويل العناصر الغذائية الموجودة في تربة مزارع الأرز إلى شكل يصبح متاحًا لجذور المحصول. يمكن أن تسبب هذه البكتيريا تآكل الهياكل المعدنية تحت الأرض وتحت الماء.

بفضل النشاط الحيوي للبكتيريا، يتم تحرير التربة من العديد من المنتجات والكائنات الضارة وتشبع بالمواد المغذية القيمة. يتم استخدام المستحضرات المبيدة للجراثيم بنجاح لمكافحة العديد من أنواع الآفات الحشرية (حفار الذرة، وما إلى ذلك).

تُستخدم أنواع كثيرة من البكتيريا في صناعات مختلفة لإنتاج الأسيتون وكحول الإيثيل والبوتيل وحمض الأسيتيك والإنزيمات والهرمونات والفيتامينات والمضادات الحيوية ومستحضرات البروتين والفيتامين وما إلى ذلك.

بدون البكتيريا، تكون عمليات دباغة الجلود، وتجفيف أوراق التبغ، وإنتاج الحرير، والمطاط، ومعالجة الكاكاو، والقهوة، ونقع القنب والكتان وغيرها من نباتات الألياف اللحائية، ومخلل الملفوف، ومعالجة مياه الصرف الصحي، وترشيح المعادن، وما إلى ذلك، مستحيلة.

البكتيريا هي أقدم مجموعة من الكائنات الحية الموجودة حاليًا على الأرض. ربما ظهرت البكتيريا الأولى منذ أكثر من 3.5 مليار سنة، وكانت لما يقرب من مليار سنة هي الكائنات الحية الوحيدة على كوكبنا. وبما أن هؤلاء كانوا أول ممثلي الطبيعة الحية، كان لجسمهم هيكل بدائي.

وبمرور الوقت، أصبحت بنيتها أكثر تعقيدًا، ولكن حتى يومنا هذا تعتبر البكتيريا أكثر الكائنات وحيدة الخلية بدائية. ومن المثير للاهتمام أن بعض البكتيريا لا تزال تحتفظ بالسمات البدائية لأسلافها القدماء. ويلاحظ هذا في البكتيريا التي تعيش في الينابيع الكبريتية الساخنة والطين الناقص الأكسجين في قاع الخزانات.

معظم البكتيريا عديمة اللون. عدد قليل فقط من اللون الأرجواني أو الأخضر. لكن مستعمرات العديد من البكتيريا لها لون مشرق، ناجم عن إطلاق مادة ملونة في البيئة أو تصبغ الخلايا.

كان مكتشف عالم البكتيريا أنتوني ليفينهوك، عالم الطبيعة الهولندي في القرن السابع عشر، الذي ابتكر لأول مرة مجهرًا مكبرًا مثاليًا يكبر الأشياء بمقدار 160-270 مرة.

تصنف البكتيريا على أنها بدائيات النوى وتصنف في مملكة منفصلة - البكتيريا.

شكل الجسم

البكتيريا كائنات حية عديدة ومتنوعة. أنها تختلف في الشكل.

اسم البكتيريا	شكل البكتيريا	صورة البكتيريا
كوتشي		على شكل كرة
عصية		على شكل قضيب
الضمة		مقوسة الشكل
سبيريللوم		حلزوني
العقديات		سلسلة من المكورات
المكورات العنقودية		مجموعات من المكورات
المكورات الثنائية		اثنان من البكتيريا المستديرة محاطة بكبسولة مخاطية واحدة

طرق النقل

بين البكتيريا هناك أشكال متحركة وغير متحركة. تتحرك الحركة بسبب تقلصات تشبه الموجة أو بمساعدة الأسواط (خيوط حلزونية ملتوية)، والتي تتكون من بروتين خاص يسمى فلاجيلين. قد يكون هناك واحد أو أكثر من السوط. في بعض البكتيريا، توجد في أحد طرفي الخلية، وفي حالات أخرى - عند طرفين أو على السطح بأكمله.

لكن الحركة متأصلة أيضًا في العديد من البكتيريا الأخرى التي تفتقر إلى الأسواط. وهكذا فإن البكتيريا المغطاة من الخارج بالمخاط تكون قادرة على الحركة الانزلاقية.

تحتوي بعض البكتيريا المائية وبكتيريا التربة التي تفتقر إلى الأسواط على فجوات غازية في السيتوبلازم. قد يكون هناك 40-60 فجوات في الخلية. كل واحد منهم مملوء بالغاز (من المفترض النيتروجين). ومن خلال تنظيم كمية الغاز في الفجوات، يمكن للبكتيريا المائية أن تغوص في عمود الماء أو ترتفع إلى سطحه، ويمكن لبكتيريا التربة أن تتحرك في الشعيرات الدموية في التربة.

الموئل

نظرًا لبساطة تنظيمها وبساطتها، فإن البكتيريا منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة. توجد البكتيريا في كل مكان: في قطرة من أنقى مياه الينابيع، وفي حبيبات التربة، وفي الهواء، وعلى الصخور، وفي الثلج القطبي، ورمال الصحراء، وفي قاع المحيط، وفي النفط المستخرج من أعماق كبيرة، وحتى في مياه الينابيع الساخنة بدرجة حرارة حوالي 80 درجة مئوية. تعيش على النباتات والفواكه والحيوانات المختلفة وفي البشر في الأمعاء وتجويف الفم والأطراف وعلى سطح الجسم.

البكتيريا هي أصغر الكائنات الحية وأكثرها عددًا. نظرًا لصغر حجمها، فإنها تخترق بسهولة أي شقوق أو شقوق أو مسام. هاردي للغاية ويتكيف مع الظروف المعيشية المختلفة. إنها تتحمل الجفاف والبرد الشديد والتسخين حتى 90 درجة مئوية دون أن تفقد صلاحيتها.

لا يوجد عمليا أي مكان على وجه الأرض لا توجد فيه البكتيريا، ولكن بكميات متفاوتة. الظروف المعيشية للبكتيريا متنوعة. يحتاج بعضهم إلى الأكسجين الجوي، والبعض الآخر لا يحتاج إليه ويستطيعون العيش في بيئة خالية من الأكسجين.

في الهواء: ترتفع البكتيريا إلى الغلاف الجوي العلوي لمسافة تصل إلى 30 كيلومتراً. و اكثر.

يوجد الكثير منهم بشكل خاص في التربة. 1 غرام من التربة يمكن أن يحتوي على مئات الملايين من البكتيريا.

في الماء: في طبقات الماء السطحية في الخزانات المفتوحة. تعمل البكتيريا المائية المفيدة على تمعدن المخلفات العضوية.

في الكائنات الحية: تدخل البكتيريا المسببة للأمراض إلى الجسم من البيئة الخارجية، ولكن فقط في ظل ظروف مواتية تسبب الأمراض. يعيش التكافلي في الأعضاء الهضمية، ويساعد على هضم الطعام وامتصاصه، وتصنيع الفيتامينات.

الهيكل الخارجي

الخلية البكتيرية مغطاة بقشرة كثيفة خاصة - جدار الخلية، الذي يؤدي وظائف الحماية والدعم، ويعطي البكتيريا شكلًا مميزًا دائمًا. يشبه جدار خلية البكتيريا جدار الخلية النباتية. إنه منفذ: من خلاله تمر العناصر الغذائية بحرية إلى الخلية، وتخرج المنتجات الأيضية إلى البيئة. في كثير من الأحيان، تنتج البكتيريا طبقة واقية إضافية من المخاط أعلى جدار الخلية - كبسولة. يمكن أن يكون سمك الكبسولة أكبر بعدة مرات من قطر الخلية نفسها، ولكنه قد يكون أيضًا صغيرًا جدًا. الكبسولة ليست جزءًا أساسيًا من الخلية، فهي تتشكل اعتمادًا على الظروف التي تجد البكتيريا نفسها فيها. يحمي البكتيريا من الجفاف.

يوجد على سطح بعض البكتيريا أسواط طويلة (واحد أو اثنان أو أكثر) أو زغابات رفيعة قصيرة. يمكن أن يكون طول السوط أكبر بعدة مرات من حجم جسم البكتيريا. تتحرك البكتيريا بمساعدة السوط والزغابات.

الهيكل الداخلي

يوجد داخل الخلية البكتيرية سيتوبلازم كثيف غير متحرك. إنه ذو هيكل متعدد الطبقات، ولا توجد فجوات، وبالتالي توجد البروتينات المختلفة (الإنزيمات) والمواد المغذية الاحتياطية في مادة السيتوبلازم نفسه. لا تحتوي الخلايا البكتيرية على نواة. تتركز المادة التي تحمل معلومات وراثية في الجزء المركزي من خليتها. البكتيريا - الحمض النووي - الحمض النووي. لكن هذه المادة لا تتشكل في نواة.

التنظيم الداخلي للخلية البكتيرية معقد وله خصائصه الخاصة. يتم فصل السيتوبلازم عن جدار الخلية بواسطة الغشاء السيتوبلازمي. يوجد في السيتوبلازم مادة رئيسية أو مصفوفة وريبوسومات وعدد صغير من الهياكل الغشائية التي تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف (نظائرها من الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي). غالبًا ما يحتوي سيتوبلازم الخلايا البكتيرية على حبيبات مختلفة الأشكال والأحجام. وقد تتكون الحبيبات من مركبات تعمل كمصدر للطاقة والكربون. توجد أيضًا قطرات من الدهون في الخلية البكتيرية.

في الجزء المركزي من الخلية، يتم توطين المادة النووية - الحمض النووي، الذي لا يتم تحديده من السيتوبلازم بواسطة غشاء. هذا نظير للنواة - نووي. لا يحتوي النواة على غشاء أو نواة أو مجموعة من الكروموسومات.

طرق الأكل

للبكتيريا طرق تغذية مختلفة. من بينها هناك ذاتية التغذية وغيرية التغذية. الكائنات ذاتية التغذية هي كائنات قادرة على إنتاج مواد عضوية بشكل مستقل لتغذيتها.

تحتاج النباتات إلى النيتروجين، لكنها لا تستطيع امتصاص النيتروجين من الهواء بنفسها. تقوم بعض البكتيريا بدمج جزيئات النيتروجين الموجودة في الهواء مع جزيئات أخرى، مما ينتج عنه مواد متاحة للنباتات.

تستقر هذه البكتيريا في خلايا الجذور الشابة، مما يؤدي إلى تكوين سماكة على الجذور تسمى العقيدات. تتشكل هذه العقيدات على جذور نباتات الفصيلة البقولية وبعض النباتات الأخرى.

توفر الجذور الكربوهيدرات للبكتيريا، وتوفر البكتيريا الموجودة في الجذور مواد تحتوي على النيتروجين والتي يمكن أن يمتصها النبات. إن تعايشهم مفيد للطرفين.

تفرز جذور النباتات الكثير من المواد العضوية (السكريات والأحماض الأمينية وغيرها) التي تتغذى عليها البكتيريا. ولذلك فإن العديد من البكتيريا تستقر بشكل خاص في طبقة التربة المحيطة بالجذور. تقوم هذه البكتيريا بتحويل بقايا النباتات الميتة إلى مواد متاحة للنبات. تسمى هذه الطبقة من التربة بالريزوسفير.

هناك عدة فرضيات حول تغلغل البكتيريا العقيدية في أنسجة الجذر:

• من خلال تلف أنسجة البشرة والقشرة.
• من خلال الشعيرات الجذرية.
• فقط من خلال غشاء الخلية الشابة.
• بفضل البكتيريا المرافقة التي تنتج الإنزيمات المحللة للبكتين؛
• بسبب تحفيز تخليق حمض الإندول أسيتيك ب من التربتوفان، الموجود دائمًا في إفرازات جذور النبات.

تتكون عملية إدخال البكتيريا العقيدية إلى أنسجة الجذر من مرحلتين:

• عدوى شعر الجذر.
• عملية تشكيل العقيدات.

في معظم الحالات، تتكاثر الخلية الغازية بشكل نشط، وتشكل ما يسمى بخيوط العدوى، وعلى شكل مثل هذه الخيوط، تنتقل إلى الأنسجة النباتية. تستمر البكتيريا العقيدية الخارجة من خيط العدوى في التكاثر في الأنسجة المضيفة.

تبدأ الخلايا النباتية المليئة بخلايا البكتيريا العقيدية التي تتكاثر بسرعة في الانقسام بسرعة. يتم ربط العقيدات الصغيرة بجذر نبات البقوليات بفضل الحزم الليفية الوعائية. خلال فترة العمل، عادة ما تكون العقيدات كثيفة. بحلول الوقت الذي يحدث فيه النشاط الأمثل، تكتسب العقيدات اللون الوردي (بفضل صبغة الليموجلوبين). فقط تلك البكتيريا التي تحتوي على الليغيموجلوبين هي القادرة على تثبيت النيتروجين.

تنتج البكتيريا العقيدية عشرات ومئات الكيلوجرامات من الأسمدة النيتروجينية لكل هكتار من التربة.

الاسْتِقْلاب

تختلف البكتيريا عن بعضها البعض في عملية التمثيل الغذائي. بالنسبة للبعض يحدث بمشاركة الأكسجين، بالنسبة للآخرين - بدونه.

تتغذى معظم البكتيريا على المواد العضوية الجاهزة. عدد قليل منها فقط (الأزرق والأخضر، أو البكتيريا الزرقاء) قادر على إنتاج مواد عضوية من مواد غير عضوية. لقد لعبوا دورًا مهمًا في تراكم الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض.

تمتص البكتيريا المواد من الخارج، وتمزق جزيئاتها إلى قطع، وتجميع قشرتها من هذه الأجزاء وتجديد محتوياتها (هكذا تنمو)، وتتخلص من الجزيئات غير الضرورية. تسمح قشرة وغشاء البكتيريا بامتصاص المواد الضرورية فقط.

إذا كان غلاف البكتيريا وغشاءها غير منفذين تمامًا، فلن تدخل أي مواد إلى الخلية. فإذا كانت نفاذية لجميع المواد، فإن محتويات الخلية سوف تختلط مع الوسط – وهو المحلول الذي تعيش فيه البكتيريا. للبقاء على قيد الحياة، تحتاج البكتيريا إلى غلاف يسمح بمرور المواد الضرورية، ولكن ليس المواد غير الضرورية.

تمتص البكتيريا العناصر الغذائية الموجودة بالقرب منها. ماذا حدث بعد ذلك؟ إذا كان بإمكانه التحرك بشكل مستقل (عن طريق تحريك السوط أو دفع المخاط للخلف)، فإنه يتحرك حتى يجد المواد اللازمة.

إذا لم يتمكن من التحرك، فإنه ينتظر حتى يؤدي الانتشار (قدرة جزيئات مادة واحدة على اختراق غابة جزيئات مادة أخرى) إلى جلب الجزيئات اللازمة إليها.

تقوم البكتيريا، مع مجموعات أخرى من الكائنات الحية الدقيقة، بعمل كيميائي هائل. ومن خلال تحويل المركبات المختلفة، يحصلون على الطاقة والمواد المغذية اللازمة لحياتهم. تتنوع العمليات الأيضية وطرق الحصول على الطاقة والحاجة إلى مواد لبناء مواد أجسامها في البكتيريا.

وتلبي أنواع أخرى من البكتيريا جميع احتياجاتها من الكربون اللازم لتركيب المواد العضوية في الجسم على حساب المركبات غير العضوية. يطلق عليهم ذاتية التغذية. البكتيريا ذاتية التغذية قادرة على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية. من بين هؤلاء:

التركيب الكيميائي

يعد استخدام الطاقة الإشعاعية هو الطريقة الأكثر أهمية، ولكنها ليست الطريقة الوحيدة لتكوين مادة عضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء. من المعروف أن البكتيريا لا تستخدم ضوء الشمس كمصدر للطاقة لمثل هذا التوليف، بل تستخدم طاقة الروابط الكيميائية التي تحدث في خلايا الكائنات الحية أثناء أكسدة بعض المركبات غير العضوية - كبريتيد الهيدروجين والكبريت والأمونيا والهيدروجين وحمض النيتريك ومركبات الحديدوز. الحديد والمنغنيز. يستخدمون المادة العضوية المتكونة باستخدام هذه الطاقة الكيميائية لبناء خلايا أجسامهم. ولذلك، تسمى هذه العملية التخليق الكيميائي.

أهم مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة المصنعة كيميائيًا هي البكتيريا الآزوتية. تعيش هذه البكتيريا في التربة وتقوم بأكسدة الأمونيا المتكونة أثناء تحلل البقايا العضوية إلى حمض النيتريك. ويتفاعل الأخير مع المركبات المعدنية الموجودة في التربة ويتحول إلى أملاح حمض النيتريك. تتم هذه العملية على مرحلتين.

تقوم بكتيريا الحديد بتحويل الحديدوز إلى حديد أكسيد. يستقر هيدروكسيد الحديد الناتج ويشكل ما يسمى بخام الحديد المستنقعي.

توجد بعض الكائنات الحية الدقيقة نتيجة لأكسدة الهيدروجين الجزيئي، مما يوفر طريقة تغذية ذاتية التغذية.

السمة المميزة لبكتيريا الهيدروجين هي القدرة على التحول إلى نمط حياة غيري التغذية عند تزويدها بالمركبات العضوية وغياب الهيدروجين.

وبالتالي، فإن الكائنات ذاتية التغذية الكيميائية هي كائنات ذاتية التغذية نموذجية، لأنها تقوم بشكل مستقل بتوليف المركبات العضوية الضرورية من مواد غير عضوية، ولا تأخذها جاهزة من كائنات حية أخرى، مثل الكائنات غيرية التغذية. تختلف البكتيريا ذاتية التغذية الكيميائية عن النباتات الضوئية في استقلالها الكامل عن الضوء كمصدر للطاقة.

التمثيل الضوئي البكتيري

بعض بكتيريا الكبريت المحتوية على الصباغ (الأرجواني والأخضر)، والتي تحتوي على أصباغ محددة - بكتيريا الكلوروفيل، قادرة على امتصاص الطاقة الشمسية، والتي يتم من خلالها تكسير كبريتيد الهيدروجين في أجسامها وإطلاق ذرات الهيدروجين لاستعادة المركبات المقابلة. تشترك هذه العملية كثيرًا مع عملية التمثيل الضوئي وتختلف فقط في أن المتبرع بالهيدروجين في البكتيريا الأرجوانية والخضراء هو كبريتيد الهيدروجين (أحيانًا الأحماض الكربوكسيلية)، وفي النباتات الخضراء يكون الماء. وفي كلاهما يتم فصل ونقل الهيدروجين بسبب طاقة الأشعة الشمسية الممتصة.

تسمى عملية التمثيل الضوئي البكتيري، التي تحدث دون إطلاق الأكسجين، بالاختزال الضوئي. يرتبط الاختزال الضوئي لثاني أكسيد الكربون بنقل الهيدروجين ليس من الماء، بل من كبريتيد الهيدروجين:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2О

إن الأهمية البيولوجية للتخليق الكيميائي والتمثيل الضوئي البكتيري على نطاق الكوكب صغيرة نسبيًا. تلعب البكتيريا المصنعة كيميائيًا فقط دورًا مهمًا في عملية تدوير الكبريت في الطبيعة. تمتصه النباتات الخضراء على شكل أملاح حمض الكبريتيك، ويتم اختزال الكبريت ويصبح جزءًا من جزيئات البروتين. علاوة على ذلك، عندما يتم تدمير بقايا النباتات والحيوانات الميتة بواسطة البكتيريا المتعفنة، يتم إطلاق الكبريت على شكل كبريتيد الهيدروجين، والذي يتأكسد بواسطة بكتيريا الكبريت لتحرير الكبريت (أو حمض الكبريتيك)، مما يشكل كبريتيت في التربة يمكن للنباتات الوصول إليها. تعتبر البكتيريا الكيميائية والضوئية ضرورية في دورة النيتروجين والكبريت.

التجرثم

تتشكل الجراثيم داخل الخلية البكتيرية. أثناء عملية التبويض، تخضع الخلية البكتيرية لعدد من العمليات البيوكيميائية. تتناقص كمية الماء الحر فيه ويقل النشاط الأنزيمي. وهذا يضمن مقاومة الجراثيم للظروف البيئية غير المواتية (ارتفاع درجة الحرارة، تركيز الأملاح العالي، التجفيف، وما إلى ذلك). يعتبر التبويض من سمات مجموعة صغيرة فقط من البكتيريا.

تعتبر الجراثيم مرحلة اختيارية في دورة حياة البكتيريا. يبدأ التبويض فقط بنقص العناصر الغذائية أو تراكم المنتجات الأيضية. يمكن للبكتيريا التي تكون على شكل جراثيم أن تظل في حالة سبات لفترة طويلة. يمكن للجراثيم البكتيرية أن تتحمل الغليان لفترة طويلة والتجميد لفترة طويلة جدًا. وعندما تتوفر الظروف المواتية، تنبت الجراثيم وتصبح قابلة للحياة. تعتبر الجراثيم البكتيرية وسيلة تكيف للبقاء على قيد الحياة في ظروف غير مواتية.

التكاثر

تتكاثر البكتيريا عن طريق تقسيم خلية واحدة إلى خليتين. وبعد أن وصلت إلى حجم معين، تنقسم البكتيريا إلى نوعين من البكتيريا المتطابقة. ثم يبدأ كل منهم بالتغذية والنمو والانقسام وما إلى ذلك.

بعد استطالة الخلية، يتشكل حاجز عرضي تدريجيًا، ثم تنفصل الخلايا الوليدة؛ في العديد من البكتيريا، في ظل ظروف معينة، بعد الانقسام، تظل الخلايا متصلة في مجموعات مميزة. في هذه الحالة، اعتمادا على اتجاه مستوى التقسيم وعدد الأقسام، تنشأ أشكال مختلفة. يحدث التكاثر بالبراعم كاستثناء في البكتيريا.

في ظل ظروف مواتية، يحدث انقسام الخلايا في العديد من البكتيريا كل 20-30 دقيقة. مع هذا التكاثر السريع، يمكن لنسل بكتيريا واحدة في 5 أيام أن يشكل كتلة يمكن أن تملأ جميع البحار والمحيطات. تظهر عملية حسابية بسيطة أنه يمكن تكوين 72 جيلًا (720.000.000.000.000.000.000 خلية) يوميًا. إذا تم تحويله إلى وزن - 4720 طنًا. ومع ذلك، فإن هذا لا يحدث في الطبيعة، لأن معظم البكتيريا تموت بسرعة تحت تأثير أشعة الشمس، والتجفيف، ونقص الغذاء، والتدفئة إلى 65-100 درجة مئوية، نتيجة للصراع بين الأنواع، وما إلى ذلك.

بعد أن تمتص البكتيريا (1) كمية كافية من الطعام، يزداد حجمها (2) وتبدأ في الاستعداد للتكاثر (انقسام الخلايا). يتضاعف الحمض النووي (في البكتيريا، جزيء الحمض النووي مغلق في حلقة) (تنتج البكتيريا نسخة من هذا الجزيء). تجد جزيئتا الحمض النووي (3،4) نفسيهما ملتصقتين بجدار البكتيريا، ومع استطالة البكتيريا، تتباعدان (5،6). في البداية ينقسم النوكليوتيدات ثم السيتوبلازم.

وبعد تباعد جزيئين من الحمض النووي، يظهر انقباض على البكتيريا، مما يؤدي إلى انقسام جسم البكتيريا تدريجيا إلى قسمين، يحتوي كل منهما على جزيء الحمض النووي (7).

ويحدث (في Bacillus subtilis) أن تلتصق بكتريا معًا ويتكون جسر بينهما (1،2).

ينقل العبور الحمض النووي من بكتيريا إلى أخرى (3). مرة واحدة في بكتيريا واحدة، تتشابك جزيئات الحمض النووي، وتلتصق ببعضها البعض في بعض الأماكن (4)، ثم تتبادل المقاطع (5).

دور البكتيريا في الطبيعة

دوامة

تعتبر البكتيريا الحلقة الأهم في الدورة العامة للمواد في الطبيعة. تنتج النباتات مواد عضوية معقدة من ثاني أكسيد الكربون والماء والأملاح المعدنية الموجودة في التربة. وتعود هذه المواد إلى التربة مع الفطريات الميتة والنباتات وجثث الحيوانات. تقوم البكتيريا بتفكيك المواد المعقدة إلى مواد بسيطة، والتي تستخدمها النباتات بعد ذلك.

تقوم البكتيريا بتدمير المواد العضوية المعقدة من النباتات الميتة وجثث الحيوانات، وإفرازات الكائنات الحية والنفايات المختلفة. تتغذى البكتيريا المتحللة على هذه المواد العضوية وتحولها إلى دبال. هذه هي نوع من النظاميات لكوكبنا. وهكذا، تشارك البكتيريا بنشاط في دورة المواد في الطبيعة.

تكوين التربة

نظرًا لأن البكتيريا منتشرة في كل مكان تقريبًا وتحدث بأعداد كبيرة، فإنها تحدد إلى حد كبير العمليات المختلفة التي تحدث في الطبيعة. في الخريف، تتساقط أوراق الأشجار والشجيرات، وتموت براعم الأعشاب الموجودة فوق الأرض، وتتساقط الأغصان القديمة، ومن وقت لآخر تتساقط جذوع الأشجار القديمة. كل هذا يتحول تدريجيا إلى الدبال. في 1سم3. تحتوي الطبقة السطحية من تربة الغابات على مئات الملايين من بكتيريا التربة الراميّة من عدة أنواع. تقوم هذه البكتيريا بتحويل الدبال إلى معادن مختلفة يمكن امتصاصها من التربة عن طريق جذور النباتات.

بعض بكتيريا التربة قادرة على امتصاص النيتروجين من الهواء، واستخدامه في العمليات الحيوية. تعيش هذه البكتيريا المثبتة للنيتروجين بشكل مستقل أو تستقر في جذور النباتات البقولية. بعد أن اخترقت هذه البكتيريا جذور البقوليات، فإنها تسبب نمو خلايا الجذر وتكوين العقيدات عليها.

تنتج هذه البكتيريا مركبات النيتروجين التي تستخدمها النباتات. تحصل البكتيريا على الكربوهيدرات والأملاح المعدنية من النباتات. وبالتالي فإن هناك علاقة وثيقة بين النبات البقولي والبكتيريا العقدية، وهو أمر مفيد لكل من الكائن الحي والآخر. هذه الظاهرة تسمى التكافل.

بفضل التعايش مع البكتيريا العقيدية، تعمل النباتات البقولية على إثراء التربة بالنيتروجين، مما يساعد على زيادة المحصول.

التوزيع في الطبيعة

الكائنات الحية الدقيقة موجودة في كل مكان. الاستثناءات الوحيدة هي فوهات البراكين النشطة والمناطق الصغيرة في بؤر القنابل الذرية المنفجرة. لا درجات الحرارة المنخفضة في القارة القطبية الجنوبية، ولا تيارات غليان السخانات، ولا المحاليل الملحية المشبعة في برك الملح، ولا التشميس القوي لقمم الجبال، ولا التشعيع القاسي للمفاعلات النووية، تتداخل مع وجود وتطور البكتيريا. تتفاعل جميع الكائنات الحية باستمرار مع الكائنات الحية الدقيقة، وغالبًا ما لا تكون مستودعاتها فحسب، بل أيضًا موزعيها. الكائنات الحية الدقيقة هي سكان كوكبنا الأصليين، وتستكشف بنشاط الركائز الطبيعية الأكثر روعة.

البكتيريا في التربة

عدد البكتيريا الموجودة في التربة كبير للغاية - مئات الملايين والمليارات من الأفراد لكل جرام. يوجد عدد منهم في التربة أكثر بكثير من الماء والهواء. يتغير العدد الإجمالي للبكتيريا في التربة. ويعتمد عدد البكتيريا على نوع التربة وحالتها وعمق طبقاتها.

على سطح جزيئات التربة، توجد الكائنات الحية الدقيقة في مستعمرات صغيرة صغيرة (20-100 خلية لكل منها). غالبًا ما تتطور في سماكة جلطات المواد العضوية، على جذور النباتات الحية والمحتضرة، في الشعيرات الدموية الدقيقة والكتل الداخلية.

النباتات الدقيقة في التربة متنوعة للغاية. توجد هنا مجموعات فسيولوجية مختلفة من البكتيريا: بكتيريا التعفن، والبكتيريا الآزوتية، والبكتيريا المثبتة للنيتروجين، وبكتيريا الكبريت، وما إلى ذلك. ومن بينها البكتيريا الهوائية واللاهوائية، والأشكال البوغية وغير البوغية. الميكروفلورا هي أحد العوامل في تكوين التربة.

منطقة تطور الكائنات الحية الدقيقة في التربة هي المنطقة المجاورة لجذور النباتات الحية. يطلق عليه اسم منطقة الجذور، ويطلق على مجمل الكائنات الحية الدقيقة الموجودة فيه اسم النباتات الدقيقة في منطقة الجذور.

البكتيريا في الخزانات

الماء بيئة طبيعية تتطور فيها الكائنات الحية الدقيقة بأعداد كبيرة. الجزء الأكبر منهم يدخل الماء من التربة. عامل يحدد عدد البكتيريا في الماء ووجود العناصر الغذائية فيه. وأنظف المياه تأتي من الآبار والينابيع الارتوازية. الخزانات والأنهار المفتوحة غنية جدًا بالبكتيريا. تم العثور على أكبر عدد من البكتيريا في الطبقات السطحية للمياه، بالقرب من الشاطئ. ومع ابتعادك عن الشاطئ وزيادة العمق، يتناقص عدد البكتيريا.

تحتوي المياه النظيفة على 100-200 بكتيريا لكل مل، والمياه الملوثة تحتوي على 100-300 ألف أو أكثر. يوجد العديد من البكتيريا في الحمأة السفلية، خاصة في الطبقة السطحية، حيث تشكل البكتيريا فيلمًا. يحتوي هذا الفيلم على الكثير من بكتيريا الكبريت والحديد التي تعمل على أكسدة كبريتيد الهيدروجين إلى حمض الكبريتيك وبالتالي تمنع موت الأسماك. هناك المزيد من الأشكال الحاملة للأبواغ في الطمي، في حين تسود الأشكال غير الحاملة للأبواغ في الماء.

من حيث تكوين الأنواع، تشبه النباتات الدقيقة في الماء النباتات الدقيقة في التربة، ولكن هناك أيضًا أشكال محددة. من خلال تدمير النفايات المختلفة التي تدخل الماء، تنفذ الكائنات الحية الدقيقة تدريجيا ما يسمى بالتنقية البيولوجية للمياه.

البكتيريا الجوية

النباتات الدقيقة في الهواء أقل عددًا من النباتات الدقيقة في التربة والمياه. ترتفع البكتيريا إلى الهواء مع الغبار، ويمكن أن تبقى هناك لبعض الوقت، ثم تستقر على سطح الأرض وتموت بسبب نقص التغذية أو تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية. يعتمد عدد الكائنات الحية الدقيقة في الهواء على المنطقة الجغرافية، والتضاريس، والوقت من السنة، والتلوث الغباري، وما إلى ذلك. كل ذرة من الغبار هي حاملة للكائنات الحية الدقيقة. معظم البكتيريا موجودة في الهواء فوق المنشآت الصناعية. الهواء في المناطق الريفية أنظف. الهواء النظيف موجود فوق الغابات والجبال والمناطق الثلجية. تحتوي الطبقات العليا من الهواء على عدد أقل من الميكروبات. تحتوي البكتيريا الهوائية على العديد من البكتيريا المصبوغة والحاملة للأبواغ، والتي تكون أكثر مقاومة للأشعة فوق البنفسجية من غيرها.

الميكروفلورا في جسم الإنسان

إن جسم الإنسان، حتى لو كان يتمتع بصحة جيدة، هو دائمًا حامل للنباتات الدقيقة. عندما يتلامس جسم الإنسان مع الهواء والتربة، تستقر الكائنات الحية الدقيقة المختلفة، بما في ذلك الكائنات المسببة للأمراض (عصيات الكزاز، والغرغرينا الغازية، وما إلى ذلك) على الملابس والجلد. الأجزاء الأكثر تعرضًا في جسم الإنسان ملوثة. تم العثور على الإشريكية القولونية والمكورات العنقودية على اليدين. يوجد أكثر من 100 نوع من الميكروبات في تجويف الفم. يعد الفم بدرجة حرارته ورطوبته وبقايا العناصر الغذائية بيئة ممتازة لتطور الكائنات الحية الدقيقة.

تتميز المعدة بتفاعل حمضي، فتموت غالبية الكائنات الحية الدقيقة الموجودة فيها. بدءا من الأمعاء الدقيقة، يصبح التفاعل قلويا، أي. مواتية للميكروبات. النباتات الدقيقة في الأمعاء الغليظة متنوعة للغاية. يفرز كل شخص بالغ حوالي 18 مليار بكتيريا يوميًا في البراز، أي. عدد الأفراد أكبر من عدد الأشخاص الموجودين على الكرة الأرضية.

الأعضاء الداخلية غير المرتبطة بالبيئة الخارجية (الدماغ، القلب، الكبد، المثانة، إلخ) عادة ما تكون خالية من الميكروبات. تدخل الميكروبات إلى هذه الأعضاء فقط أثناء المرض.

البكتيريا في دورة المواد

تلعب الكائنات الحية الدقيقة بشكل عام والبكتيريا بشكل خاص دورًا كبيرًا في دورات المواد المهمة بيولوجيًا على الأرض، حيث تقوم بإجراء تحولات كيميائية لا يمكن للنباتات أو الحيوانات الوصول إليها على الإطلاق. يتم تنفيذ مراحل مختلفة من دورة العناصر بواسطة كائنات من أنواع مختلفة. إن وجود كل مجموعة من الكائنات الحية يعتمد على التحول الكيميائي للعناصر الذي تقوم به المجموعات الأخرى.

دورة النيتروجين

يلعب التحول الدوري للمركبات النيتروجينية دورًا أساسيًا في توفير الأشكال الضرورية من النيتروجين لكائنات المحيط الحيوي ذات الاحتياجات الغذائية المختلفة. أكثر من 90% من إجمالي تثبيت النيتروجين يرجع إلى النشاط الأيضي لبعض أنواع البكتيريا.

دورة الكربون

يتطلب التحول البيولوجي للكربون العضوي إلى ثاني أكسيد الكربون، المصحوب باختزال الأكسجين الجزيئي، نشاطًا أيضيًا مشتركًا لمختلف الكائنات الحية الدقيقة. تقوم العديد من البكتيريا الهوائية بأكسدة كاملة للمواد العضوية. في ظل الظروف الهوائية، يتم تكسير المركبات العضوية في البداية عن طريق التخمر، وتتأكسد المنتجات النهائية العضوية للتخمر عن طريق التنفس اللاهوائي في حالة وجود متقبلات الهيدروجين غير العضوية (النترات أو الكبريتات أو ثاني أكسيد الكربون).

دورة الكبريت

يتوفر الكبريت للكائنات الحية بشكل رئيسي على شكل كبريتات قابلة للذوبان أو مركبات كبريت عضوية مختزلة.

دورة الحديد

تحتوي بعض مسطحات المياه العذبة على تركيزات عالية من أملاح الحديد المخفضة. في مثل هذه الأماكن، تتطور البكتيريا البكتيرية المحددة - بكتيريا الحديد، التي تؤدي إلى أكسدة الحديد المختزل. يشاركون في تكوين خامات الحديد المستنقعية ومصادر المياه الغنية بأملاح الحديد.

البكتيريا هي أقدم الكائنات الحية، حيث ظهرت منذ حوالي 3.5 مليار سنة في الدهر الأركي. لقد هيمنوا على الأرض لنحو 2.5 مليار سنة، وشكلوا المحيط الحيوي، وشاركوا في تكوين الغلاف الجوي الأكسجيني.

البكتيريا هي واحدة من الكائنات الحية الأكثر بساطة في التركيب (باستثناء الفيروسات). ويعتقد أنهم أول الكائنات الحية التي ظهرت على الأرض.